Question

2．CO是主要的大氣污染氣之一，但也是中藥的工業(yè)原料．
（1）N₂O和CO是環(huán)境污染性氣體，可在Pt₂O⁺表面轉(zhuǎn)化為無害氣體，其反應為N₂O（g）+CO（g）?CO₂（g）+N₂（g）△H，有關(guān)化學反應的物質(zhì)變化過程（圖1）及能量變化過程如（圖2）：

①由圖1可知：△H=-224kJ/mol；該反應正反應的活化能小于逆反應的活化能（選填“大于”、“小于”或“等于”）；
②由圖2可知，△H、△H₁、△H₂三者的關(guān)系為△H=△H₁+△H₂．
（2）CO在催化劑作用下可用于合成甲醇：CO（g）+2H₂ （g）?CH₃OH （g）△H=-91kJ/mol，
在密閉容器中充入1molCO和2molH₂，平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如圖3．
①P₁＜P₂（填“＞”、“＜”或“=”），理由是甲醇的合成反應是氣體體積減小的反應，相同溫度下，增大壓強平衡正向移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大；
②在溫度、容積不變的情況下，向該密閉容器中再增加a molCO與2a molH₂，達到新平衡時，CH₃OH的百分含量增大（填“增大”、“減小”或“不變”），平衡常數(shù)不變（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）一定條件下，甲醇與CO反應可以合成乙酸：常溫下，將c₁ mol/L的CH₃COOH溶液與c₂ mol/L的NaOH溶液等體積混合（忽略混合過程中溶液的體積變化），反應平衡時，c（Na⁺）=c（CH₃COO^-），用含c₁和c₂的代數(shù)式表示該混合液中醋酸的電離平衡常數(shù)為$\frac{1{0}^{-7}{c}_{2}}{{c}_{1}-{c}_{2}}$．

Answer 1

分析 （1）①反應物能量高于生成物，反應為放熱反應，反應焓變△H=生成物總焓-反應物總焓；
②依據(jù)圖1書寫熱化學方程式，①N₂O+Pt₂O⁺=Pt₂O₂⁺+N₂ △H₁，
②Pt₂O₂⁺+CO=Pt₂O⁺+CO₂ △H₂，結(jié)合蓋斯定律計算①+②得到N₂O（g）+CO（g）=CO₂（g）+N₂（g），結(jié)合蓋斯定律計算得到所需反應的焓變；
（2）①甲醇的合成反應是氣體體積減小的反應，相同溫度下，增大壓強平衡正向移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大；
②溫度容積不變，向該密閉容器再增加a mol CO與 2a mol H₂，等效為開始加入2a mol CO與 4a mol H₂，體積擴大1倍，平衡后增大壓強，再壓縮恢復到原來體積，增大壓強平衡向體積減小的方向移動．平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變；
（3）CH₃COO^-）═c（Na⁺），根據(jù)電荷守恒可得c（OH^-）=c（H⁺），根據(jù)醋酸的電離平衡常數(shù)表達式及溶液中醋酸、醋酸根離子和氫離子濃度進行計算．

解答 解：（1）①圖2分析可知，反應物能量高于生成物，反應為放熱反應，反應焓變△H=生成物總焓-反應物總焓=135KJ/mol-359KJ/mol=-226KJ/mol，該反應正反應的活化能小于逆反應的活化能，故答案為：-224KJ/mol；小于；
②、①N₂O+Pt₂O⁺=Pt₂O₂⁺+N₂△H₁，②Pt₂O₂⁺+CO=Pt₂O⁺+CO₂△H₂，
結(jié)合蓋斯定律計算①+②得到N₂O（g）+CO（g）=CO₂（g）+N₂（g）△H=△H₁+△H₂，故答案為：△H=△H₁+△H₂；
（2）①甲醇的合成反應是氣體體積減小的反應，相同溫度下，增大壓強平衡正向移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故答案為：＜；甲醇的合成反應是氣體體積減小的反應，相同溫度下，增大壓強平衡正向移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大；
②溫度容積不變，向該密閉容器再增加a mol CO與 2a mol H₂，等效為開始加入2a mol CO與 4a mol H₂，體積擴大1倍，平衡后增大壓強，再壓縮恢復到原來體積，增大壓強平衡向體積減小的方向移動．該反應為氣體體積減小的反應，故向正反應移動，CO轉(zhuǎn)化率增大．
平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變．
故答案為：增大；不變；
（3）常溫下，將c₁mol/L的CH₃COOH溶液與c₂mol/L的NaOH溶液等體積混合，反應平衡時溶液中c（CH₃COO^-）=c（Na⁺）=0.5c₂mol/L，根據(jù)電荷守恒可得c（OH^-）=c（H⁺），常溫下的中性溶液中c（OH^-）=c（H⁺）=10^-7mol/L，c（CH₃COOH）=0.5（c₁mo/L-c₂mol/L），醋酸的電離平衡常數(shù)為：K=$\frac{c（{H}^{+}）•c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$=$\frac{1{0}^{-7}{c}_{2}}{{c}_{1}-{c}_{2}}$，故答案為$\frac{1{0}^{-7}{c}_{2}}{{c}_{1}-{c}_{2}}$．

點評 本題考查了化學反應能量變化、圖象分析、蓋斯定律的理解應用、平衡計算與移動、平衡常數(shù)等知識，注意反應活化能的大小比較，題目難度中等．